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作成： 12/11/29 吉井 文男
データ番号 ：010203
生分解性ポリマーの照射後の分解性
目的 ：生分解性ポリマーの生分解への放射線照射の効果
放射線源 ： 60Co線源
線量（率） ：10 kGy/hr
利用施設名 ：日本原子力研究所高崎研究所コバルト2棟
照射条件 ：空気中、真空中、過冷却照射と室温照射
応用分野 ：再利用できないような分野、農業資材や食品包装
概要 ：
放射線照射により橋かけ構造を導入したポリカプロラクトン(PCL)と照射分解したポリ(3-ヒドロキシブチレート)(PHB)とその共重合体の生分解性について調べた。橋かけ構造を導入しても生分解性は変わらず、むしろ促進される傾向にある。照射により分解したPHBとその共重合体は未照射試料よりも分子鎖が短いため、生分解が速い。また、分解により融点、ガラス転移温度が低下した。
詳細説明 ：
ポリカプロラクトン(PCL)は放射線照射により橋かけ反応を起こす。しかし、室温の照射では橋かけに大線量を要し、橋かけはあまり進まない。溶融照射では、高い橋かけ試料が得られるが、橋かけと同時に起こる分解ガスのため空孔が無数生成する。そこで最も効率的に橋かけ反応が進む相状態として過冷却照射を見出した。この相状態で得られて橋かけPCLの生分解性を土壌埋設と活性汚泥による試験およびメチルアミンを使った化学分解を行った。土壌中の分解では、橋かけ構造を導入しても未照射PCLとほぼ同じ生分解挙動を示した。活性汚泥中(図1)及びメチルアミン中では、橋かけPCLの方が未照射試料よりも分解しやすかった。
図1 Biodegradation of PCL in activated sludge: (a) and (b) bulk and film of unirradiated PCL, respectively ; (c) irradiated bulk with 160 kGy and (d) film of irradiated bulk with 160 kGy.（原論文1より引用。 Reprinted from Polymer Degradation and Stability, Darmawan Darwis,Hiroshi Mitomo,Fumio Yoshii, Degradability of radiation crosslinked PCL in the supercooled state under various environments,65(1999)279-285 with permission from Elsevier Science.）
活性汚泥中では、1カ月で完全分解することにより、使用した後は堆肥(コンポスト)化処理により処分できる。橋かけPCLの方が未照射試料よりも生分解し易いのは、照射中に起こるモルホロジーの変化が影響しているものと考えられる。 PHB及びその共重合体は放射線に対し分解型のポリマーであるため、照射による生分解性と熱的挙動について調べた。分子量、融点、ガラス転移温度が線量の増加とともに直線的に減少した。分解は非結晶域と分子鎖の折りたたみ部分で起き、ランダム分解である。照射試料の酵素を使った生分解性試験では、線量が増すほど分子鎖が短くなるため、分解し易くなる。また、空気中照射では、放射線による直接分解の他に酸化による間接的な分解が起こる。このため、空気中照射の方が分子鎖が真空中照射よりも短いため同じ照射線量では、生分解による重量損失が大きい(図2)。
図2 Plots of weight loss of the irradiated samples by biodegradation against the irradiation dose. P(3HB) irradiation in air (○) and vacuum (● ) ; 20M in air (△ ) and vacuum (▲ ). Solid and broken lines show the treatment time of 8 and 16 h, repectively.（原論文2より引用。 Reprinted from Polymer Degradation and Stability, Hiroshi Mitomo,Yuhei Watanabe,Isao Ishigaki and Terumi Saito, Radiation-induced Degradation of Poly(3-hydroxybutyrate) and the copolymer poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate),45(1994)11-17 with permission from Elsevier Science.）
以上のように本論文は照射による分解とその後の生分解性との関係を明らかにしたものである
コメント ：
生分解性に橋かけ構造が影響しないことは、橋かけ技術が生分解性ポリマーの有用な改質法になる。生分解性にはポリマーの橋かけ構造よりも、結晶性や分子量などの方が影響を与えることが両論文から判明した。
原論文１ Data source 1：
Degradability of radiation crosslinked PCL in the supercooled state under various environments
D. Darwis, H. Mitomo, F. Yoshii
Department of Biological and Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Gunma UniversityTakasaki Radiation Chemistry Research Establishment, Japan Atomic Energy Research Institute
Polymer Degradation and Stability, 65, 279 - 285 (1999)
原論文２ Data source 2：
Radiation-induced degradation of poly (3-hydroxybutylate) and the copolymer poly (3-hydroxybutylate-co-3-hydroxyvalerate)
H. Mitomo, Y. Watanabe, I. Ishigaki, and T. Saito
Department of Biological and Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Gunma University、Takasaki Radiation Chemistry Research Establishment, Japan Atomic Energy Research Institut
Polymer Degradation and Stability, 45, 11 - 17 (1994)
キーワード：放射線橋かけ、ポリカプロラクトン、生分解性、過冷却照射、アミン分解、ポリ(3-ヒドロキブチレート)、ポリ(3-ヒドロキブチレート)／ポリ(3-ヒドロキシバリレート)共重合体、放射線分解、分子量、融点、ガラス転移点
分類コード：010105, 010506
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